Ingeniería de Software: Conceptos Básicos

Ingeniería de Software

x Diseño, construcción y mantenimiento de sistemas de
software grandes.

Diapositivas Traducidas por:

Dr. Pedro Mejía Alvarez.
CINVESTAV-IPN, México
Septiembre 2003.
©Ian Sommerville 2002 Ingeniería de Software, 5a. Y 6a. edición. Capitulo 1 Diapositiva 1

Objetivos

x Definir la Ingeniería de Software y explicar su
importancia.
x Discutir los conceptos de producto de software y proceso
de software.
x Explicar la importancia de la visibilidad delos procesos.
x Introducir la noción de responsabilidad profesional.


Tópicos

x Productos de Software.
x El proceso de Software.
x El modelo de Espiral de Boehm.
x La visibilidad de los procesos.
x Responsabilidad profesional.


Ingeniería de Software

x Las economías de los países desarrollados dependen en
gran parte del software.
x Mas y más sistemas son actualmente controlados por
software.
x La Ingeniería de Software concierne a teorías, métodos y
herramientas para el desarrollo profesional de software.
x El gasto en La Ingeniería de Software, representa un alto
porcentaje del PIB de los países desarrollados.


Ingenieria de Software: Conceptos Basicos

x Que es la Ingenieria de Software ?
x Cual es la diferencia entre un programador y un
Ingeniero de Software?
x Cual es la diferencia entre un Ingeniero de Software y
un Ingeniero de Sistemas?
x Cual es la diferencia entre la Ingenieria de Software y
la Computacion ?
x Que es el software ?
x Que es un proceso de software ?
x Que es un modelo de software?


Que es la Ingeniería de Software

x La Ingeniería de Software es una diciplina de la
Ingeniería que concierne a todos los aspectos de la
producción de software
x Los Ingenieros de Software adoptan un enfoque
sistematico para llevar a cabo su trabajo y utilizan las
herramientas y tecnicas necesarias para resolver el
problema planteado, de acuerdo a las restricciones de
desarrollo y recursos disponibles.


Diferencia entre Ingenieria de Software y Computacion

x La computacion concierne a la teoria y fundamentos de
cualquier sistema de computo, sea de hardware o de
software.
x La Ingenieria de software concierne solo al desarollo de
sisetmas o productos de software
x La Ingeniria de Sofware todavia esta lejos de ser una
ciencia como los son la Quimica, la Ingenieria Civil o la
Electronica.


Ingenieria de Sistemas e Ingenieria de Software

x La Ingeniería de Sistemas concierne a todos los
aspectos del desarrollo de sistemas basados en
cómputo, que incluyen hardware, software y el
proceso de Ingeniería. La Ingeniería de Software es
solo parte de este proceso.


Que es el Software ?

Programas de cómputo y su documentacion asociada

x Sistemas o Productos de software grandes y complejos.
x Que contiene el software.
x Que tipos de software hay ?
x Cual es el costo del software.
x Como se desarrolla el software ?
x Como saber si un software tiene calidad.


Productos de Software

x Productos genéricos.
q Productos que son producidos por una organización para ser vendidos al
mercado.
x Productos hechos a medida.
q Sistemas que son desarrollados bajo pedido a un desarrollador específico.
x La mayor parte del gasto del software es en productos
genéricos, pero hay más esfuerzo en el desarrollo de los
sistemas hechos a medida.


Características de los Productos de
Software

x Mantenibles.
q Debe ser posible que el software evolucione y que siga cumpliendo con
sus especificaciones.
x Confiabilidad.
q El software no debe causar danos físicos o económicos en el caso de
fallos.
x Eficiencia.
q El software no debe desperdiciar los recursos del sistema.
x Utilización adecuada.
q El software debe contar con una interfaz de usuario adecuada y su
documentación.


Importancia de las características del producto

x La importancia relativa de las características depende en el
tipo de producto y en el ambiente en el que será utilizado.

x En algunos casos, algunos atributos pueden dominar.
q En sistemas de seguridad críticos de tiempo real, los atributos clave
pueden ser la confiabilidad y la eficiencia.
x Los costos tienden a crecer exponencialmente si son
requeridos altos niveles de alguna característica.


Que contiene el software ?

x El software contiene:
– Líneas de código de algún lenguaje ?
– Instrucciones de computadora.
– Descripción de las estructuras de datos.
– Algoritmos.
– Procedimientos y funciones.
– Componentes de software.


Que tipos de software hay ?

x Por su estructura:
– Funcionales.
– Orientados a objetos.
– Orientados a listas.
– Orientados a componentes.
x Por su funcion:
– Programas o Sistemas de Usuario
– Interfaces Hombre-Maquina.
– Herramientas de Software.
– Librerias.
– Sistemas de uso generico: Compiladores, S.O’s, Procesadores de Texto,
etc.
– Bases de Datos.
– Sistemas basados en Web.


Que tipos de software hay ?

x Por su plataforma de computo:
– Sistemas embebidos.
– Sistemas de computo distribuido.
– Sistemas de computo paralelo.
– Sistemas de tiempo real.
– Sistemas basados en Chips.
– Wearable computing systems.
– Sistemas de computo ubiquos.


Costos del Software

x Los costos del software a menudo dominan al costo del
sistema. El costo del software en un PC es a menudo mas
caro que la PC.
x Cuesta mas mantener el software que desarrollarlo. Para
sistemas con una larga vida, este costo se multiplica.
x La Ingeniería de Software concierne a un desarrollo
efectivo en cuanto a costes del software.


Costes de Eficiencia.

Costos

Eficiencia


El Proceso de Software

x Conjunto estructurado de actividades requeridas para
desarrollar un sistema de software.
q Especificación- que debe hacer el software y cuales son sus
especificaciones de desarrollo.
q Desarrollo – produccion del sistema de software.
q Validación – verificar que el software hace lo que el cliente pide.
q Evolución – cambiar/adaptar el software a las demandas.
x Las actividades varían dependiendo de la organización y
del tipo de sistema a desarrollarse.
x Debe estar explícitamente modelado si va a ser bien
administrado.


Proceso Genérico de Software

x Especificación - establecer los requerimientos y
restricciones del sistema
x Diseño - Producir un modelo en papel del sistema
x Manufactura - construir el sistema
x Prueba - verificar que el sistema cumpla con las
especificaciones requeridas
x Instalación - entregar el sistema al usuario y asegurar su
operacionalidad
x Mantenimiento - reparar fallos en el sistema cundo sea
descubiertos


Características del proceso

x Entendible
q Se encuentra el proceso bien definido y es entendible ?.
x Visible
q El proceso es visible al exterior ?.
x Soportable
q Puede el proceso ser soportado por herramientas CASE ?.
x Aceptable
q El proceso es aceptado por aquellos involucrados en el ?.


Características del proceso

x Confiable
q Los errores del proceso son descubiertos antes de que se conviertan en
errores del producto ?.
x Robusto
q Puede continuar el proceso a pesar de problemas inesperados ?.
x Mantenible
q Puede el proceso evolucionar para cumplir con los objetivos
organizacionales ?.
x Rapidez
q Que tan rápido puede producirse el sistema ?.


Problemas en el Modelo del Proceso

x Normalmente, las especificaciones son incompletas o
anómalas
x No existe una distinción precisa entre la especificación, el
diseño y la manufactura
x Solo hasta que el sistema se ha producido se puede probar
x El software no se puede remplazar siempre durante el
mantenimiento


Modelos de Desarrollo de Software

x Representacion formal o simplificada de processo de
software.
x Modelos Genericos:
– Modelo de Cascada
x Separar en distintas fases de especificación y desarrollo.
– Desarrollo Evolutivo
x La especificación y el desarrollo están intercalados.
– Prototipado
x Un modelo sirve de prototipo para la construcción del sistema final.
– Transformación Formal
x Un modelo matemático del sistema se transforma formalmente en la
implementación.
– Desarrollo basado en Reutilización
x El sistema es ensamblado a partir de componentes existentes.

Modelo de Cascada (gráfica)

Definición de
Requerimientos

Diseño del Software
y del Sistema

Implementación y
Prueba de unidades

Integración y Prueba
del Sistema

Operación y
Mantenimiento


Fases del Modelo de Cascada

x Análisis de requerimientos y definición.
x Diseño del sistema y del software.
x Implementación y prueba de unidades
x Integración y prueba del sistema.
x Operación y mantenimiento.
x La dificultad en esta modelo reside, en la dificultad de
hacer cambios entre etapas.


Desarrollo Evolutivo
Actividades
Concurrentes

Versión
Especificación Inicial

Descripción Versiones
Desarrollo
del sistema Intermedias

Versión
Validación Final


Desarrollo Evolutivo

x Problemas
q Poca visibilidad en el proceso
q Los sistemas están pobremente especificados
q Se requieren habilidades especiales.
x Aplicabilidad
q Para sistemas interactivos pequeños o medianos.
q Para partes de sistemas grandes (p.ej. la interfaz de usuario).
q Para sistemas de corta vida.


Prototipado

x Prototipado exploratorio
q El objetivo es trabajar con clientes hasta evolucionar a un sistema final, a
partir de una especificación inicial. Se debe comenzar con unas
especificaciones bien entendidas.
x Prototipado de “throw-away”.
q El objetivo es entender los requerimientos del sistema. Se puede
comenzar con especificaciones poco entendidas.


Problemas y Riesgos con los Modelos.

x Cascada.
q Alto riesgo en sistemas nuevos debido a problemas en las especificaciones
y en el diseño.
q Bajo riesgo para desarrollos bien comprendidos utilizando tecnología
conocida.
x Prototipado.
q Bajo riesgo para nuevas aplicaciones debido a que las especificaciones y
el diseño se llevan a cabo paso a paso.
q Alto riesgo debido a falta de visibilidad
x Evolutivo.
q Alto riesgo debido a la necesidad de tecnología avanzada y habilidades
del grupo desarrollador.


Manejo de Riesgos

x La tarea principal del administrador consiste en minimizar
riesgos.
x El “riesgo” inherente en una actividad es se mide en base a
la incertidumbre que presenta el resultado de esa actividad.
x Las actividades con alto riesgo causan sobre-costes en
cuanto a planeación y costos
x El riesgo es proporcional al monto de la calidad de la
información disponible. Cuanto menos información,
mayor el riesgo.


Modelos de Procesos Híbridos

x Los sistemas grandes están hechos usualmente de varios
subsistemas.
x No es necesario utilizar el mismo modelo de proceso para
todos los subsistemas.
x El prototipado es recomendado cuando existen
especificaciones de alto riesgo.
x El modelo de cascada es utilizado en desarrollos bien
comprendidos.


Modelo de Proceso de Espiral
Evalúe alternativas,
Determine objetivos identifique y resuelva
alternativas y riesgos
restricciones Análisis de
Riesgos
Análisis de
Riesgos
Análisis de
Riesgos Prototipo
Prototipo Operacional
Análisis Prototipo 3
de Proto 2
REVISIÓN Riesgos tipo 3

Plan de requerimientos Concepto de Simulaciones, modelos y benchmarks
Plan del ciclo de vida Operación Requeri
mientos de Diseño Diseño
SW del Detallado
Plan de Validación de Producto Codificación
Desarrollo Requerimientos
Prueba de
Plan de Integración Diseño Unidades
Prueba de
y Prueba V &V
Prueba de Integración
Planea la
Aceptación Desarrolla y verifica
siguiente fase
Servicio el siguiente nivel
del producto

Fases del Modelo de Espiral

x Planteamiento de Objetivos
q Se identifican los objetivos específicos para cada fase del proyecto.
x Identificación y reducción de riesgos.
q Los riesgos clave se identifican y analizan, y la información sirve para
minimizar los riesgos.
x Desarrollo y Validación.
q Se elige un modelo apropiado para la siguiente fase del desarrollo.
x Planeación.
q Se revisa el proyecto y se trazan planes para la siguiente ronda del espiral.


Plantilla para una ronda del espiral

x Objetivos.
x Restricciones.
x Alternativas.
x Riesgos.
x Resolución de riesgos.
x Resultados.
x Planes.
x Garantías (commitments).


Ventajas del Modelo de Espiral

x Centra su atención en la reutilización de componentes y
eliminación de errores en información descubierta en fases
iniciales.
x Los objetivos de calidad son el primer objetivo.
x Integra desarrollo con mantenimiento.
x Provee un marco de desarrollo de hardware/software.


Problemas con el Modelo de Espiral

x El desarrollo contractual especifica el modelo del proceso
y los resultados a entregar por adelantado.
x Requiere de experiencia en la identificación de riesgos.
x Requiere refinamiento para uso generalizado.


Que modelo utilizar ?

x Para sistemas bien comprendidos utiliza el Modelo de
Cascada. La fase de análisis de riesgos es relativamente
fácil.
x Con requerimientos estables y sistemas de seguridad
críticos, utiliza modelos formales.
x Con especificaciones incompletas, utiliza el modelo de
prototipado.
x Pueden utilizarse modelos híbridos en distintas partes del
desarrollo.


Visibilidad de Procesos

x Los sistemas de software son intangibles por lo que los
administradores necesitan documentación para identificar
el progreso en el desarrollo.
x Esto puede causar problemas..
q El tiempo planeado para entrega de resultados puede no coincidir con el
tiempo necesario para completar una actividad.
q La necesidad de producir documentos restringe la iteración entre
procesos.
q .El tiempo para revisar y aprobar documentos es significativo.
x El modelo de cascada es aún el modelo basado en
resultados mas utilizado.


Documentos del Modelo de Cascada
Actividad Documentos Producidos
Análisis de Requerimientos Documento de Requerimientos
Definición de Requerimientos Documento de Requerimientos.
Especificación del Sistema. Especificación Funcional, Plan de Pruebas de
Aceptación.
Diseño Arquitectural Especificación de la Arquitectura, y Plan de
Pruebas del Sistema
Diseño de Interfaces Especificación de la Interfaces y Plan de pruebas
de Integración.
Diseño Detallado Especificación del diseño y Plan de prueba de
Unidades.
Codificación Código de Programa
Prueba de Unidades Reporte de prueba de unidades
Prueba de Módulos Reporte de prueba de módulos
Prueba de Integración Reporte de prueba de integración y Manual de
usuario final
Prueba del Sistema Reporte de prueba del sistema
Prueba de Aceptación Sistema final mas la documentación.


Visibilidad del Modelo
Modelo de Proceso Visibilidad del Proceso

Modelo de Cascada Buena visibilidad, cada actividad produce
un documento o resultado

Desarrollo Evolutivo Visibilidad pobre, muy caro al producir
docuementos en cada iteración.

Modelos Formales Buena visibilidad, en cada fase deben
producirse documentos.

Desarrollo orientado a la reutilización Visibilidad moderada. Importante contar
con documentación de componentes
reutilizables.

Modelo de Espiral Buena visibilidad, cada segmento y cada
anillo del espiral debe producir un
documento.


Retos de la Ingenieria de Software

x Mantener y tratar con sistemas legados. Tratar con una mayor
diversidad de sistemas con mayores demandas de computo, y menores
tiempos de entrega
x Sistemas Legados
– Sistemas entiguos que deben ser mantenidos y mejorados.
x Hetereogenidad
– Sistemas que incluyen una mezcla de software y hardware.
x Entrega
– Existe una presion incremental por una entrega a tiempo de los
productos de software.
x Formalidad.
– Existe una gran demanda de que exista formalidad en el proceso
de desarrollo de software


Retos de la Ingenieria de Software

x Por que no podemos desarrollar sistemas de
software con tecnicas formales como lo
hacen los Ingenieros en Electronica, los Ing.
Quimicos o los Ingenieros Civiles. ?


Demanda de Ingenieros de Software
Over the last few decades, information technology
has grown dramatically, with significant impact to
both the global economy and everyday life.
Computing power has increased rapidly while the
costs of hardware and communications have
dropped, making it increasingly more economical
to implement systems in software rather than
hardware. Mechanical devices in automobiles,
airplanes, and power plants are being replaced by
software components because software is more
adaptable, can provide more functionality, and can
be upgraded more easily to accommodate future
needs.

Demanda de Ingenieros de Software
Software is used in medical devices, transportation
systems, and financial systems to automate repetitive
but critical tasks. Scientists and business researchers
use software to sift through data warehouses and to
identify pertinent facts and trends. Banking,
insurance, telecommunications, and other service
industries use software to automate and personalize
the services they offer to their customers. As
software applications have grown more complex,
there has been a surge in the demand for software
engineers who have the knowledge and expertise to
develop high-quality software systems.

Responsabilidad profesional

x Los Ingenieros de software no solo deben considerar
aspectos técnicos. Deben tener una visión mas amplia, en
lo ético, social y profesional.
x No existe estatutos para ninguno de estos aspectos.
q Desarrollo de sistemas militares.
q Piratería.
q Que es mejor para la profesión de Ingeniero de Software.


Aspectos Éticos

x Confidencialidad.
x Competencia.
x Derechos de propiedad intelectual.
x Mal uso de la computadora.


Una Profesion Madura de la Ingenieria de Software

Consultar:

A Mature Profession of Software Engineering.
Gary Ford
Norman Gibbs

Technical Report: CMU/SEI-96-TR-004
www.sei.cmu.edu


Resumen

x La Ingeniería de software concierne a las teorías, métodos
y herramientas para el desarrollo, administración y
evolución de productos de software.
x Los productos de software consisten de programas y
documentación. Los atributos de los productos son,
mantenabilidad, dependabilidad, eficiencia y usabilidad.
x El proceso de software consiste en aquellas actividades
involucradas en el desarrollo de software.


Resumen

x El modelo de cascada considera cada actividad del proceso
como una actividad discreta.
x El modelo de desarrollo evolutivo considera actividades
del proceso en forma concurrente.
x El modelo de espiral se basa en análisis de riesgos.
x La visibilidad del proceso involucra la creación de
documentos o resultados de las actividades.
x Los Ingenieros de software deben tener responsabilidades
éticas, sociales y profesionales.


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